(57)【要約】【課題】高ワットのヒータ線についても構成が可能で、内部発熱も少なく、かつヒータ線から発生する電磁波を低減した面状採暖具を提供することを目的とする。【解決手段】第一発熱線１１、第二発熱線１２、感温層１３を形成したヒータ線１４と、第一整流素子１６と、電力制御素子１７と、第二整流素子１８と、第三整流素子１９と、温度検出部２０と、制御部２４とを備え、第一発熱線１１と第二発熱線１２を交流電源１５に並列接続して、第一発熱線１１、第二発熱線１２の通電サイクル側と逆のサイクル側で感温層１３の温度を検出することにより、第一発熱線１１と第二発熱線１２の単位長さの抵抗値が大きくなるため、細い線材で高ワット、さらに電磁波の低減、および整流素子からの発熱低減が可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、第一発熱線と第二発熱線および前記両発熱線の間に形成した感温層を有するヒータ線と、ヒータ線へ交流電源を通電する電力制御素子と、ヒータ線の感温層の温度を検出する温度検出部と、温度検出部の信号を処理して電力制御素子をコントロールする制御部とを備え、前記ヒータ線は、第一発熱線の一端を交流電源に接続し、もう一端を、第一整流素子を順方向に介して電力制御素子に接続し、交流電源に接続した第一発熱線の一端と同じ端部側に位置する第二発熱線の一端を電力制御素子に接続し、もう一端を、第二整流素子を逆方向に介して第一発熱線の一端を接続した交流電源に接続し、電力制御素子へ接続した第二発熱線の一端側接続部を、第三整流素子を逆方向に介して温度検出部へ接続し、交流電源の第一発熱線および第二発熱線の通電サイクル側と逆のサイクル側で感温層の温度を検出する構成とした面状採暖具。
【請求項２】
第三整流素子と直列に発熱抵抗を接続し、発熱抵抗と熱的結合した温度遮断素子を交流電源に直列接続した請求項１に記載の面状採暖具。
【請求項３】
電力制御素子への通電電流を電流検出部で検出して、検出した通電電流が第一発熱線または第二発熱線のどちらか一方の電流となった時は、電力制御素子をオフする構成とした請求項１に記載の面状採暖具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気毛布などにおけるヒータ線から発生する電磁波を低減した面状採暖具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の面状採暖具は、ヒータ線を構成する発熱線を２本直列接続するとともに流れる電流を逆方向とし、発熱線から発生する電磁波を打ち消し合って、ヒータ線からの電磁波放射量を抑制するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された面状採暖具を示すものである。図に示すように、感温樹脂層１を介して２本の発熱線２、３を配置したヒータ線４と、発熱線２、３の一方の端部に接続したダイオード５と、発熱線２の他端に接続した温度制御スイッチ６と、発熱線３の他端に接続したダイオード７と、ダイオード７のカソード側に接続した温度ヒューズ８と、温度制御スイッチ６と温度ヒューズ８の他端に接続した交流電源９と、ヒータ線４の異常時に動作し温度ヒューズ８を駆動する緊急遮断回路１０から構成されている。
【特許文献１】特開平４−２０６３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、発熱線２、３が直列接続であるので、敷き毛布のように５０Ｗ程度で構成可能な場合は良いが、掛け毛布や膝かけ、またはカーペットのように１００Ｗ〜２００Ｗ以上を必要とし、さらに、大きな暖房面積が必要な場合には、ヒータ線４の発熱線２、３の抵抗値が小さくなるのに加え、全長も長くなり、ますます発熱線２、３の単位長さの抵抗値が小さくなるため、発熱線２、３は断面積の大きな線材が必要となり、特に螺旋状に巻いてヒータ線を構成するのは非常に困難となり、折り曲げによる断線強度も低下してしまう。また、密閉状態に近い小さなコントローラケースに収納するので、全体の電流が流れるダイオード５および７の発熱の問題も無視できないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高ワットのヒータ線についても構成が可能で、内部発熱も少なく、かつヒータ線から発生する電磁波を低減した面状採暖具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の面状採暖具は、ヒータ線の第一発熱線の一端を交流電源に接続し、もう一端を、第一整流素子を順方向に介して電力制御素子に接続し、交流電源に接続した第一発熱線の一端と同じ端部側に位置する第二発熱線の一端を電力制御素子に接続し、もう一端を、第二整流素子を逆方向に介して第一発熱線の一端を接続した交流電源に接続し、電力制御素子へ接続した第二発熱線の一端側接続部を第三整流素子を逆方向に介して温度検出部へ接続し、交流電源の第一発熱線および第二発熱線の通電サイクル側と逆のサイクル側で感温層の温度を検出する構成としたものである。
【０００７】
これによって、第一発熱線および第二発熱線はそれぞれ交流電源に対して並列接続となるため、同じ電力を取り出そうとすると、直列接続のそれぞれの発熱線に比べて、抵抗値は４倍の大きさで可能となる。従って、発熱線は単位長さの抵抗値を小さくすることなく、すなわち、断面積の小さな線材で高ワットなヒータ線が可能となり、ヒータ線の構成が容易で断線強度も確保できる。また、第一整流素子、第二整流素子に流れる電流は、同じ電力設定にした場合でみると直列接続の半分の電流となって、第一整流素子、第二整流素子の発熱量も半分となる。当然、第一発熱線と第二発熱線に流れる電流は逆方向となるので、電磁波を打ち消すことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の面状採暖具は、高ワットのヒータ線についても構成が可能で、内部発熱も少なく、かつヒータ線から発生する電磁波を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、交流電源と、第一発熱線と第二発熱線および前記両発熱線の間に形成した感温層を有するヒータ線と、ヒータ線へ交流電源を通電する電力制御素子と、ヒータ線の感温層の温度を検出する温度検出部と、温度検出部の信号を処理して電力制御素子をコントロールする制御部とを備え、前記ヒータ線は、第一発熱線の一端を交流電源に接続し、もう一端を、第一整流素子を順方向に介して電力制御素子に接続し、交流電源に接続した第一発熱線の一端と同じ端部側に位置する第二発熱線の一端を電力制御素子に接続し、もう一端を、第二整流素子を逆方向に介して第一発熱線の一端を接続した交流電源に接続し、電力制御素子へ接続した第二発熱線の一端側接続部を、第三整流素子を逆方向に介して温度検出部へ接続し、交流電源の第一発熱線および第二発熱線の通電サイクル側と逆のサイクル側で感温層の温度を検出する構成とした面状採暖具とすることにより、第一発熱線および第二発熱線はそれぞれ交流電源に対して並列接続となるため、同じ電力を取り出そうとすると、直列接続のそれぞれの発熱線に比べて、抵抗値は４倍の大きさで可能となる。従って、発熱線は単位長さの抵抗値を小さくすることなく、すなわち、断面積の小さな線材で高ワットなヒータ線が可能となり、ヒータ線の構成が容易で断線強度も確保できる。また、第一整流素子、第二整流素子に流れる電流は、同じ電力設定にした場合でみると直列接続の半分の電流となって、第一整流素子、第二整流素子の発熱量も半分となる。当然、第一発熱線と第二発熱線に流れる電流は逆方向となるので、電磁波を打ち消すことができる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明において、第三整流素子と直列に発熱抵抗を接続し、発熱抵抗と熱的結合した温度遮断素子を交流電源に直列接続したことにより、採暖具本体の一部分が局部的に保温された場合などにおいて、ヒータ線の温度が感温層の溶断温度に達すると、第一発熱線と第二発熱線が接触状態となり、発熱抵抗が発熱して温度遮断素子を断線させ、通電を停止することができる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１の発明において、電力制御素子への通電電流を電流検出部で検出して、検出した通電電流が第一発熱線または第二発熱線のどちらか一方の電流となった時は、電力制御素子をオフする構成としたことにより、採暖具本体の異常温度上昇を防止することができる。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１、図２は、本発明の実施の形態１における面状採暖具を示すものである。
【００１４】
図１においては、第一発熱線１１と第二発熱線１２との間に感温層１３を形成した紐状構造のヒータ線１４を示している。この紐状構造のヒータ線１４を採暖具本体へ面状に配設することによって、敷き毛布、掛け毛布、膝かけ、またはカーペットなどの面状採暖具を構成する。
【００１５】
図２において、ヒータ線１４の第一発熱線１１の一端ｃを交流電源１５のａ側に接続し、もう一端ｄを、第一整流素子１６を通して電力制御素子１７に接続し、交流電源１５のａ側に接続した第一発熱線１１の一端ｃと同じ端部側に位置する第二発熱線１２の一端ｅを電力制御素子１７に接続し、もう一端ｆを、第二整流素子１８を逆方向に通して第一発熱線１１の一端ｃを接続した交流電源１５のａ側に接続する。第一整流素子１６と第二整流素子１８および電力制御素子１７は、交流電源１５のａ側が正電圧時において、第一発熱線１１および第二発熱線１２に通電する方向に接続する。また、電力制御素子１７へ接続した第二発熱線１２の一端ｅ側接続部に向けて第三整流素子１９を接続し、第三整流素子１９の他端を温度検出部２０へ接続する。温度検出部２０は交流電源１５のｂ側にベースを接続し、そして第三整流素子１９にコレクタを接続したトランジスタ２１とコンデンサ２２および抵抗２３で構成して、感温層１３の温度を検出する。そして、温度検出部２０で検出した温度信号を処理して電力制御素子１７をコントロールする制御部２４を構成している。
【００１６】
以上のように構成された面状採暖具について、以下その動作、作用を説明する。
【００１７】
まず、交流電源１５のａ側が正電圧となる正サイクル側においては、交流電源１５に対して第一発熱線１１と第二発熱線１２はそれぞれ並列接続となり、さらに、交流電源１５のａ側が正電圧となる正サイクル側において通電する。電力制御素子１７は制御部２４からの信号で第一発熱線１１と第二発熱線１２の通電をオンオフする。そして、制御部２４は温度検出部２０の温度信号電圧Ｖｔから電力制御素子１７のオンオフを決定する。次に、温度検出部２０は、第一発熱線１１および第二発熱線１２の通電サイクル側と逆のサイクル側である交流電源１５のｂ側が正電圧時、すなわち、負サイクル側において、トランジスタ２１のベースからエミッタ、第三整流素子１９、第二発熱線１２、感温層１３、第一発熱線１１、交流電源１５のａ側へと温度信号電流が流れ、トランジスタ２１がオンすると、温度信号電流の殆ど全ての電流はコレクタを流れることとなり、コンデンサ２２と抵抗２３によって直流の温度信号電圧Ｖｔを出力する。この温度信号電圧Ｖｔは感温層１３のインピーダンスによって変化することになるため、温度信号電圧Ｖｔを制御部２４でコントロールすることで、面状採暖具の温度を決定することとなる。
【００１８】
以上のように、本実施の形態においては、第一発熱線１１および第二発熱線１２はそれぞれ交流電源１５に対して並列接続となるため、同じ電力を取り出そうとすると、直列接続のそれぞれの発熱線に比べて、抵抗値は４倍の大きさで可能となる。また別の見方をすると、直列接続において５０Ｗの電力設定にするとそれぞれの抵抗値は５０Ωとなり、この５０Ωの発熱線を並列接続にすると取り出せる電力は２００Ｗとなって４倍の電力設定が可能となる。従って、発熱線は単位長さの抵抗値を小さくすることなく、すなわち、断面積の小さな線材で高ワットなヒータ線１４が可能となり、ヒータ線１４の構成が容易で断線強度も確保できる。また、第一整流素子１６、第二整流素子１８に流れる電流は、同じ電力設定にした場合でみると直列接続の半分の電流となって、第一整流素子、第二整流素子の発熱量も半分となる。当然、第一発熱線と第二発熱線に流れる電流は逆方向となるので、電磁波を打ち消すことができる。
【００１９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における面状採暖具を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００２０】
図に示すように、本実施の形態における面状採暖具は、第三整流素子１９と直列に発熱抵抗２５を接続し、発熱抵抗２５と熱的結合した温度遮断素子２６を交流電源１５に直列接続したものである。
【００２１】
以上のように構成された面状採暖具について、以下その動作、作用を説明する。
【００２２】
まず、面状採暖具本体の温度が、例えば、電力制御素子１７の故障や本体の局部保温によって異常上昇した場合、温度上昇値が感温層１３の溶融温度に達すると、感温層１３が溶けて第一発熱線１１と第二発熱線１２が接触する。第一発熱線１１と第二発熱線１２が接触すると、交流電源１５のｂ側が正電圧となる負サイクル側において、トランジスタ２１のベースからエミッタ、そして発熱抵抗２５、第三整流素子１９、続いて第二発熱線１２、第一発熱線１１、交流電源１５のａ側へとショート電流が流れ、このショート電流によって発熱抵抗２５が発熱し、発熱抵抗２５と熱的結合した温度遮断素子２６を断線させ通電を止める。
【００２３】
なお、トランジスタ２１のベース、エミッタに並列にダイオード２７、２８を接続して、前記ショート電流によってトランジスタ２１がオープン時は、ダイオード２７、２８でショート電流を流すことも可能である。
【００２４】
以上のように、本実施の形態においては、発熱抵抗２５と、発熱抵抗２５と熱的結合した温度遮断素子２６を温度検出部２０の経路に接続することにより、ヒータ線１４の異常温度上昇による第一発熱線１１と第二発熱線１２のショートを検出して、通電を停止できるようになり、電磁波を低減した上に、安全な面状採暖具を提供することができる。
【００２５】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における面状採暖具を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】
図に示すように、本実施の形態における面状採暖具は、電力制御素子１７への通電電流を電流検出部２３で検出して、検出した通電電流が第一発熱線１１または第二発熱線１２のどちらか一方の電流となった時は、電力制御素子１７をオフする構成としたものである。
【００２７】
以上のように構成された面状採暖具について、以下その動作、作用を説明する。
【００２８】
まず、第一発熱線１１または第二発熱線１２のどちらか一方が断線すると、温度を検出する感温層１３の有効面積が小さくなって、第一発熱線１１と第二発熱線１２の間のインピーダンスが大きくなる。インピーダンスが大きくなるということは低温とみなしてしまって電力制御素子１７をオンし続け、断線していない発熱線の温度が所定の設定温度より高くなる。このため、電力制御素子１７の通電電流を電流検出部２９で検出して、検出した通電電流が第一発熱線または第二発熱線のどちらか一方の電流となった時は、電力制御素子１７を強制的にオフすることができる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態においては、第一発熱線１１および第二発熱線１２の通電電流を電流検出部２９で検出することにより、第一発熱線１１または第二発熱線１２の断線が検出できるようになり、面状採暖具本体の異常温度上昇を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかる面状採暖具は、高ワットのヒータ線についても構成が可能で、内部発熱も少なく、かつヒータ線から発生する電磁波を低減することができるので、敷き毛布、掛け毛布、膝かけは勿論のこと高ワットが要求されるカーペットなどの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１における面状採暖具のヒータ線構成を示す斜視図
【図２】同面状採暖具の回路構成図
【図３】本発明の実施の形態２における面状採暖具の回路構成図
【図４】本発明の実施の形態３における面状採暖具の回路構成図
【図５】従来の面状採暖具の回路構成図
【符号の説明】
【００３２】
１１  第一発熱線
１２  第二発熱線
１３  感温層
１４  ヒータ線
１５  交流電源
１６  第一整流素子
１７  電力制御素子
１８  第二整流素子
１９  第三整流素子
２０  温度検出部
２４  制御部
２５  発熱素子
２６  温度遮断素子
２９  電流検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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